Maize landraces are “dynamic populations of cultivated plants that have historical origin, distinct identity and lacks formal crop improvement, as well as often being genetically diverse, locally adapted and associated with traditional farming systems”. These populations are characterized by high genetic variability that increases resistance to biotic and abiotic stresses compared to modern hybrids, and therefore they are considered reservoirs of interesting alleles to be used in breeding programs. This project aimed to a preliminary morphological, nutritional and genetic characterisation of maize landraces, typically cultivated in Lombardy for human consumption. Moreover, this study compared varieties cultivated at different altitudes, from plain to mountain. Agronomic traits, nutritional value (carotenoid content) and food safety (fumonisins content) have been measured and analysed. For this study, during the 2023 season, seven early landraces and one modern hybrid were cultivated in different locations at different altitudes: Landriano (PV) 88 m asl, Mese (SO) 274 m asl, Tignale (BS) 555 m asl, Valfurva (SO) 1405 m asl. The germination test performed at 15°C showed an overall reduction of germination but also a significant difference in some varieties harvested in Valfurva (1405 m asl) compared to the same varieties harvested in Landriano (88 m asl). Carotenoid analysis, in this first year of cultivation, didn’t underline any significant differences in the seed content of these antioxidant molecules among the different accessions analysed. The preliminary molecular analysis showed that the six molecular markers selected are specific to the landraces object of this study and can be used for further genetic analysis. The cultivation of these varieties is underway, in different fields, for the second year to validate the data presented in this thesis. These results, taken together suggested that maize landraces can grow at high altitudes where they have never been cultivated before. Although the yield is lower compared to the same accessions grown in typical maize cultivation conditions, the carotenoid content does not change, and no fumonisins have been detected. Furthermore, the performances shown by landraces grown in the mountains up to an altitude of 1400 m asl suggest that a possible solution for adapting crops to ongoing climate changes can be found in the diversity that characterizes the genome of these varieties.
Le landraces di mais sono "popolazioni dinamiche di piante coltivate che hanno un'origine storica, un'identità distinta e mancano di miglioramenti colturali formali, oltre a essere spesso geneticamente diverse, adattate localmente e associate a sistemi agricoli tradizionali". Queste popolazioni sono caratterizzate da un'elevata variabilità genetica che aumenta la resistenza agli stress biotici e abiotici rispetto agli ibridi moderni, e pertanto sono considerate serbatoi di alleli interessanti da utilizzare nei programmi di selezione. Questo progetto ha come obiettivo una caratterizzazione preliminare morfologica, nutrizionale e genetica delle varietà di mais, tipicamente coltivate in Lombardia per il consumo umano. Inoltre, questo studio ha confrontato varietà coltivate a diverse altitudini. Sono stati misurati e analizzati i tratti agronomici, il valore nutrizionale e la sicurezza alimentare. Per questo studio, sette varietà precoci e un ibrido moderno sono stati coltivati in diverse località a diverse altitudini: Landriano (PV) 88 m s.l.m., Mese (SO) 274 m s.l.m., Tignale (BS) 555 m s.l.m., Valfurva (SO) 1405 m s.l.m.. L'analisi morfologica ha evidenziato che le piante di diverse varietà sono caratterizzate da differenze morfologiche e che, all'aumentare dell'altitudine, l'altezza e la resa della pianta diminuiscono. Il test di germinazione eseguito a 15°C ha mostrato una riduzione generale della germinazione, ma anche una differenza significativa in alcune varietà raccolte nelle diverse località. L'analisi dei carotenoidi non ha evidenziato differenze significative nel contenuto di queste molecole antiossidanti nei semi delle diverse accessioni analizzate. L'analisi molecolare preliminare ha mostrato che i sei marcatori molecolari selezionati sono specifici per le landraces oggetto di questo studio e possono essere utilizzati per ulteriori analisi genetiche. La coltivazione di queste varietà è in corso, nei diversi campi, per il secondo anno per convalidare i dati presentati in questa tesi. Questi risultati, nel loro insieme, hanno suggerito che le varietà di mais possono crescere ad altitudini elevate, dove non sono mai state coltivate prima. Sebbene la resa sia inferiore rispetto alle stesse accessioni coltivate in condizioni tipiche di coltivazione del mais, il contenuto di carotenoidi non cambia e non sono state rilevate fumonisine. Inoltre, le prestazioni mostrate dalle varietà coltivate in montagna fino a un'altitudine di 1400 m s.l.m. suggeriscono che una possibile soluzione per l'adattamento delle colture ai cambiamenti climatici in corso può essere trovata nella diversità che caratterizza il genoma di queste varietà.
Analisi e confronto di varietà tradizionali di Zea mays L. coltivate a diverse altitudini
GIACOMELLI, ANDREA
2023/2024
Abstract
Maize landraces are “dynamic populations of cultivated plants that have historical origin, distinct identity and lacks formal crop improvement, as well as often being genetically diverse, locally adapted and associated with traditional farming systems”. These populations are characterized by high genetic variability that increases resistance to biotic and abiotic stresses compared to modern hybrids, and therefore they are considered reservoirs of interesting alleles to be used in breeding programs. This project aimed to a preliminary morphological, nutritional and genetic characterisation of maize landraces, typically cultivated in Lombardy for human consumption. Moreover, this study compared varieties cultivated at different altitudes, from plain to mountain. Agronomic traits, nutritional value (carotenoid content) and food safety (fumonisins content) have been measured and analysed. For this study, during the 2023 season, seven early landraces and one modern hybrid were cultivated in different locations at different altitudes: Landriano (PV) 88 m asl, Mese (SO) 274 m asl, Tignale (BS) 555 m asl, Valfurva (SO) 1405 m asl. The germination test performed at 15°C showed an overall reduction of germination but also a significant difference in some varieties harvested in Valfurva (1405 m asl) compared to the same varieties harvested in Landriano (88 m asl). Carotenoid analysis, in this first year of cultivation, didn’t underline any significant differences in the seed content of these antioxidant molecules among the different accessions analysed. The preliminary molecular analysis showed that the six molecular markers selected are specific to the landraces object of this study and can be used for further genetic analysis. The cultivation of these varieties is underway, in different fields, for the second year to validate the data presented in this thesis. These results, taken together suggested that maize landraces can grow at high altitudes where they have never been cultivated before. Although the yield is lower compared to the same accessions grown in typical maize cultivation conditions, the carotenoid content does not change, and no fumonisins have been detected. Furthermore, the performances shown by landraces grown in the mountains up to an altitude of 1400 m asl suggest that a possible solution for adapting crops to ongoing climate changes can be found in the diversity that characterizes the genome of these varieties.| File | Dimensione | Formato | |
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https://hdl.handle.net/20.500.14239/28267